JPH02161312A - ロータリーエンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、モーターの動きに連動して回転し、回転位置
に応じたパルスを出力することによりサーボ制御等を行
わせるロータリーエンコーダに関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、モータの定速回転制御や位置制御を目的とし
てロータリーエンコーダが提案されている。ロータリー
エンコーダは、入力軸の回転角度に比例したパルスを出
力する位置センサで、アブソリュート形（第９図ａ）と
インクリメンタル形（第９図ｂ）の２種類がある。第９
図中において５１はエンコーダ軸、５２はエンコーダ回
転板、５３は固定マスク、５４は発光ダイオード、５５
はフォトダイオードである。また、第９図す中の５６は
人相スリット、５７はＢ相スリットであり、Ａ相、Ｂ相
の位置差は９０°である。さらに、ロータリーエンコー
ダの原理を利用して、民生用の小型機器の分類において
、簡易的なりＣサーボ制御を行う目的で、第１Ｏ図のよ
うに、エンコーダ回転板として遮光部と透光部を持つ透
明シートと、発光ダイオードとフォトダイオードを一体
化したフォトインタラプタ５とから成るものも知られて
いる。

〔発明が解決しようとしている問題点〕しかしながら、
上記従来例においては、それぞれ次のような問題があっ
た。

まず、本来ロータリーエンコーダと言われるアブンリュ
ート型やインクリメンタル型のものは、エンコードの出
力信号は非常に高精度であり、その結果、ＤＣサーボ制
御も質の高い制御を実施することができる。しかしなが
ら、その構造から明らかなように、装置自体構成部品数
が多く大型となり、高価なものとなってしまう。さらに
複数の発光ダイオードやフォトダイオードを使用するた
めに外付けとなる電算回路も増加し、−層コストが高い
ものになる。従って、このタイプのものは、高い精度が
要求される大型の高価な機器には適当であるが、民生向
け、すなわち機器自体の価格が低く、かつ小型のもの、
特に携帯することを前提とするようなものには全（不適
当である。そこで、このような低価格・小型の機器に対
しては、第１０図のようなロータリーエンコーダを極端
に簡略化したものが使用されている。このタイプのもの
は、コストをかなり押さえることができ、信号の精度も
そこそこのレベルであり、この信号により、ある程度の
速度制御や位置制御が可能である。ところが近年の高品
位化や軽薄化の要求により、このタイプのロータリーエ
ンコーダにも更に小型化・高精度化が必要となり、外形
をおさえて高分解能化、すなわち、遮光部と透光部の幅
及びピッチを狭（することが必須となってきた。しかし
、その高分解能化に伴ってフォトインタラプタをはじめ
とする光センサーも高伝達効率化、高検出能力化がはか
られているものの充分ではなく、遮光部と透光部の明暗
のピッチを狭くするにつれ、出力信号の明レベルと暗レ
ベルの振幅が低下し、光センサーの性能のバラツキや、
周囲の環境条件によっては、エンコーダーからの出力を
判別できないという事故が発生する可能性がでてきた。

このような事故を防止するために、電気回路において補
償しようとすると回路が大幅に複雑になり、またわずら
れしい調整も必要であり、コストアップになるという欠
点がある。

〔問題点を解決するための手段（及び作用）〕本発明に
よれば、モータの回転位置検出を行うロータリーエンコ
ーダにおいて、遮光部と透光部とを持つエンコーダ回転
板に、遮光部と透光部の中間の透光率をもつ巾広の半透
光部を設け、この半透光部をエンコーダ回転板の所定の
位置検出に用い、ホームポジション等として使用するこ
とにより、小型の装置で、かつローコストで、安定なエ
ンコード信号を得ることができ、正確なモータの回転速
度制御や位置制御を可能とすることができる。

〔実施例〕

第１図は、本発明のロータリーエンコーダに用いる遮光
部と透光部とを持つ透明シートでできたエンコーダ回転
板であり、第１図中、１は透光部、２は黒印刷された遮
光部、３は本発明の特徴である透光率が透光部ｌと遮光
部２の中間程度のレベルである半透光部である。第２図
は、第１図中３の半透光部の拡大図であり、黒印刷のパ
ターンの例が示してあり、第２図（ａ）は格子状、（ｂ
）は市松状、（Ｃ）は円弧状であり、特に（ｃ）はエン
コーダの回転方向に対して明暗パターンの高周波成分を
持っていないので、安定な信号検出に対しては最も有効
である。又、この第２図の実施例では半透過特性を黒白
のパターンで作るので中間レベルの濃度の塗料が不必要
となる効果もある。

次に第３図、第４図、第５図を用いて本発明のロータリ
ーエンコーダの出力検出方法について説明する。第３図
は、本発明のロータリーエンコーダの初期位置である静
止状態における、エンコーダ回転板４の明暗パターンと
、検出センサーとして用いたフォトインタラプタ５の位
置関係を表わした図である。第３図中Ｘは、実際の検出
位置であり、初期状態では第１図３の半透光部上にある
。第４図は、検出回路の構成例を示す図であり第４図中
５はフォトインタラプタ、６は周囲のＣ，Ｒと共にＰｌ
の信号を交流増巾するオペアンプ、７はオペアンプ６の
出力をコンパレートするコンパレータである。次に動作
について説明する。第３図において、不図示のモータが
回転をスタートすると、それに従ってエンコーダ回転板
４が、図中の回転方向に回転し始める。そうすると、第
４図中のＰＩには回転につれて第５図（ａ）中のＳｌの
信号が出力される。

第５図（ａ）の８１の信号は、第４図のオペアンプ６に
より交流増巾され第５図（ａ）の８２の信号が出力され
る。なお、第４図中のＶＣＩ、ＶＣ２は第５図（ａ）中
のＶＣＩ、　ＶＣ２と対応している。ここで、直流増巾
を用いず、交流増巾を用いるのは、Ｓｌの直流分が大き
いために、交流分のみを抜き出して増巾するためである
。次に、オペアンプ６の出力はコンパレータ７に入力さ
れ、比較基準電圧ＶＣ２と比較され第５図（ｂ）のよう
な矩形波として出力される。この　ように、モータの回
転に連動したエンコーダ回転板の回転により、それに対
応した出力信号を簡単な回路で得ることができるように
なる。ここで、もし、初期位置である第１図３の半透光
部が、完全な遮光部であったり透光部であったりすると
この部分が巾広の為交流増巾の特性で、Ｃ，Ｒの時定数
により、明暗信号の最初の数パルス分を検出できなくな
る可能性があり、第４図のような簡単な回路での信号検
出が不可能となるが本発明では半透光部３を設けること
により、初期位置からの信号Ｓ１のレベルが交流レベル
の中間レベル近傍となり、初期位置以降のパルスを確実
に検出でき、誤動作を防ぐことができる。

尚、巾広の半透光部はイニシャル位置検出用意外にも所
定の中間部や端部検出用として用いても良い。

次に、本発明のロータリーエンコーダを応用した例とし
て、カメラの半開式シャッタの開放速度及び開口径制御
に開いた実施例を説明する。第６図は、本発明の機構を
示す図、第７図は回路構成を示すブロック図、第８図は
フローチャートである。

第６図において、１１は、シャッタの開き作動を行うモ
ータで、地板３１の上に固定されている。１２は、モー
タ１１の軸に圧入されたピニオンギヤで、地板３１のギ
ヤ軸３１ａ、　３１ｂに嵌合する第１減速ギヤ１３．第
２減速ギヤ１４を介してラックギヤ１５を地板３１の軸
３１ｇ、３１ｆに沿ってスライドさせる。

１６は地板３１のバネ掛け３１ｃに取付けられるラック
バネで、一端を地板の突起３１ｄに他端をラックギヤ１
５の突起１５ａにかけられて、ラックギヤ１５を地板の
ストッパ３１ｅに押しつけている。

ラックギヤ１５の穴１５ｂを貫通してクラッチ１８の軸
１９が取りつけられ、軸１９にはクラッチバネ１７も取
りつけられてクラッチ１８を時計方向に付勢する。

２０はシャツタ板で、突起２０ｂをクラッチ１８の端部
１８ａに押されて穴２０ａを中心に反時計方向に回転す
る。シャツタ板２０の外周部２０ｃはギヤになっており
、エンコーダ回転板４のギヤ部を駆動する。２２はエン
コーダ回転板の戻しバネ、２５はエンコーダ回転板の明
暗のパターンを読みとるフォトインタラプタである。

２４、２５はシャッタ羽根で、２４ａ、２５ａは絞りを
形成する開口部であり、長穴２４ｂ、２５ｂがシャツタ
板２０の突起２０ｄ、２０ｅに駆動される。

２６〜３０は吸引型マグネットで、２６はアーマチュア
で、通電時、上方へ吸引されて、２６ａによりクラッチ
１８の突起１８ｂをたたいて１８ａとシャツタ板突起２
０ｂの係合を解除する。２７はアーマチュア軸、２８は
ヨークで、２９はコイル、３０はコイルを貫通してヨー
ク２８に取りつけられるコイル軸である。

また、第７図において、４１は被写体の明るさを測定す
る測光回路、４２は不図示のレリーズスイッチが押され
たことを検知して信号を発生するレリーズ信号発生回路
、４３はシャッタ全体の制御を行う制御回路、４４はシ
ャッタの開放速度に対してロータリーエンコーダの出力
波形であるフォトインタラプタ５からの信号をもとにし
て定速制御を行う定速制御回路、４５はモータ１１を駆
動するモータ駆動回路、１１はシャッタを開放すると共
にシャッタが閉じた後にギヤ等を初期化するモータ、４
６はシャッタをバネ力により急速に閉じるためのクラッ
チ解除用のマグネット４７を駆動するマグネット駆動回
路、４７はマグネットである。また、４８はシャッタ開
放部材に連動したエンコーダ回転板の信号を検出するフ
ォトインタラプタ５からの信号を波形整形するフォトイ
ンタラプタ波形整形回路であり、第４図のように構成さ
れている。また５はフォトインタラプタである。

次に第６図〜第８図によって作動を説明する。カメラの
レリーズスイッチが押されると、レリーズ信号発生回路
４２より制御回路４３へ信号が送られる。制御回路４３
はＳｌで測光回路４１を駆動して、被写体の明るさを輝
度情報として検知し、その情報に基づきＳ２で適正な開
口径と、それに対応したエンコーダパルス数を算出する
。次にＳ３でモータ１１の駆動が開始されモータ１１の
ビニオン１２が反時計方向に回転し、第１減速ギヤ１３
が時計方向に、第２減速ギヤ１４が反時計方向に回転し
てクラッチギヤ１５を、地板３１の軸３１ｇ、　３１ｆ
に沿って右方ヘスライドさせる。

クラッチギヤ１５に取付けられたクラッチ１８は、クラ
ッチバネ１７により、下方に付勢されているのでその端
部１８ａで、シャツタ板２０の突起２０ｂを押してシャ
ツタ板２０を反時計方向に回転させる（Ｓ４）。

シャツタ板２０は、外周のギヤ部２０ｃでエンコーダ回
転板４を、バネ２２に抗して時計方向に回転させ、フォ
トインタラプタ５から、シャツタ板２０の回転角に対応
したパルスを出させ、このパルスはフォトインタラプタ
波形整形回路４８において波形整形され、Ｓ５でカウン
トされて定速制御回路４４に入力され定速制御用の基準
信号となる。この時、同時にシャツタ板２０の下面の突
起２０ｄは羽根２４を、２０ｅば羽根２５を、それぞれ
の長穴２４ｂ、　２５ｂと嵌合して駆動するので、２４
ａと２５ａで形成される開口部により露光が行われる。

シャツタ板の反時計方向の回転につれ、フォトインタラ
プタ５からのパルスカウント数が増加し、２４ａと２５
ａにより、つくられる開口部が開いていくが、あらかじ
め測られた被写体の明るさに応じてＳ２で演算されたカ
ウント数に達したか否かを８６で判別し、このカウント
数になった時Ｓ７でマグネット駆動回路４６によりマグ
ネットのコイル２９に通電が為され、アーマチュア２６
が上方に吸引されるので、２６ａは、クラッチ１８の突
起１８ｂを上方にたたき１８ａとシャツタ板突起２０ｂ
との係合が解除される。

そこでシャツタ板２０は戻しバネ２２の働きで急速に時
計方向に戻り作動をはじめ、羽根２４．　２５の開口部
を閉成する（Ｓ８）。その後マグネットも通電を断たれ
る。

それからＳ９でモータ１１を逆方向に通電することによ
り、ビニオン１２、第１減速ギヤ１３、第２減速ギヤ１
４を介して、クラッチギヤ１５は左方にスライドして戻
ってゆき最後にラックギヤ上のクラッチ１８の端部１８
ａが再度シャツタ板２０の突起２０ｂに係合して、イニ
シャル状態に復帰する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、モータの回転速
度や位置制御を行うロータリーエンコーダにおいて、遮
光部と透光部とを持つエンコーダ回転板に、遮光部と透
光部の中間の透光率をもつ巾広の半透光部を設け、この
半透光部をエンコーダ回転板の所定の位置検出に用いホ
ームポジション等として使用することにより、小型の装
置で、かつローコストに、また簡単な検出回路で、巾広
の安定なエンコード信号を得ることができ、正確なモー
タの回転速度制御や位置制御を可能とする効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明で使用するエンコーダ回転板の例を示
す図、第２図（ａ）〜（ｃ）は夫々半透光部の構成例を
示す図、第３図はパルス検出機構の配置図、第４図はエ
ンコード信号検出回路例を示す図、第５図（ａ）、　　
（ｂ）は夫々第４図示回路の一部波形図である。第６図
は本発明のロータリーエンコーダを用いた半開式シャッ
タの機構例を示す図、第７図は本発明のロータリーエン
コーダを用いた半開式シャッタの回路構成を示すブロッ
ク図、第８図は本発明のロータリーエンコーダを用いた
半開式シャッタの動作を示すフローチャートである。第
９図（ａ）、　　（ｂ）は夫々従来のアブソリュート形
エンコーダ、インクリメンタル形のエンコーダの例を示
す図、第１Ｏ図は透明板による従来のエンコーダ例を示
す図である。 ４はエンコーダ回転板、５はフォトインタラプタ、６は
オペアンプ、 ７はコンパレータ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）モータの回転位置検出を行うロータリーエンコー
   ダにおいて、遮光部と透光部とを持つエンコーダ回転板
   に、遮光部と透光部の中間の透光率をもつ巾広の半透光
   部を設け、該半透光部を前記エンコーダ回転板の所定の
   位置検出に用いることを特徴とするロータリーエンコー
   ダ。
2. （２）前記ロータリーエンコーダは、手開式シャッタの
   シャッタ羽根の開放速度制御あるいは開口径制御、もし
   くはその両方に用いられることを特徴とする請求項（１
   ）記載のロータリーエンコーダ。